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1、10申请公布号43申请公布日21申请号201380035079522申请日201306271212053120120706GB1300442920130110GBE21B43/1020060171申请人梅塔井下公司地址英国阿伯丁72发明人D奥布赖恩AJJ格拉拉74专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人赵蓉民54发明名称管连接57摘要本发明提供了用于在井筒中连接管构件的设备和方法。主管构件101具有被安装在其上的增强环形构件106，以提供对径向载荷具有不同抵抗的区域。当主管构件101在第二管构件内径向向外地膨胀时，每个更弱的区域首先开始膨胀，并且在更强的区域之前将主管构件密封在。
2、第二管构件上。描述了包括渐进抵抗的构件、开口环、夹紧元件116和密封元件118的主管构件的实施例。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014123086PCT国际申请的申请数据PCT/GB2013/0516982013062787PCT国际申请的公布数据WO2014/006373EN2014010951INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书8页附图2页10申请公布号CN104487651A43申请公布日20150401CN104487651A1/3页21一种用于在井筒中连接管构件的设备，所述设备包含主管构件，其用于与第二管构件密封地连接，所述。
3、主管构件包含可膨胀部分，其适合于放置在所述第二管构件内，并且倚靠所述第二管构件径向向外膨胀，直至一个或更多个密封接头形成在所述可膨胀部分与所述第二管构件之间；所述可膨胀部分包含围绕所述可膨胀部分安装的一个或更多个增强环形构件；所述或每个环形构件提供对径向载荷的抵抗，并且在所述可膨胀部分上限定对所述径向载荷具有不同抵抗的环形区域，由此当所述可膨胀部分经受径向向外膨胀时，具有更低抵抗的所述或每个区域在具有更大抵抗的所述或每个区域之前膨胀。2根据权利要求1所述的设备，其中所述可膨胀部分包含围绕所述可膨胀部分的轴向长度的至少一部分的外周安装的一个或更多个增强环形构件。3根据权利要求2所述的设备，其中多。
4、个环形构件以每个随后的环形构件具有逐渐增加的抵抗的预定顺序布置，以便所述可膨胀部分首先在最弱的区域处开始膨胀，随后朝向最强的区域继续膨胀。4根据权利要求3所述的设备，其中每个随后的环形构件的抵抗从所述可膨胀部分的中部区域朝向所述可膨胀部分的外端部逐渐增加。5根据权利要求3所述的设备，其中每个随后的环形构件的所述抵抗从所述可膨胀部分的一端朝向另一端逐渐增加。6根据任一前述权利要求所述的设备，其中至少所述主管构件的所述可膨胀部分具有均匀的壁厚。7根据任一前述权利要求所述的设备，其中至少所述主管构件的所述可膨胀部分具有均匀的直径。8根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述主管构件和所述第二管构件的所。
5、述可膨胀部分包含金属部分，当所述可膨胀部分倚靠所述第二管构件膨胀时，所述金属部分形成金属到金属的密封接头。9根据权利要求2至8中任一项所述的设备，其中所述或每个环形构件包含环。10根据权利要求9所述的设备，其中所述环是完整环。11根据权利要求9所述的设备，其中所述环是开口环。12根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述或每个环形构件被固定在所述主管构件上。13根据权利要求12所述的设备，其中所述或每个环形构件通过固定手段固定在所述主管构件上，所述固定手段选自包含经由过盈配合、焊接或螺纹连接的组中。14根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述或每个环形构件由选自包含金属、陶瓷、弹性材料或复合材料。
6、的组中的材料制成。15根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述或每个环形构件包含环形子构件的装配件。16根据任一前述权利要求所述的设备，其中一个或更多个环形夹紧元件被安装在所述可膨胀部分上。17根据任一前述权利要求所述的设备，其中一个或更多个密封元件被安装在所述可膨胀部分上。权利要求书CN104487651A2/3页318根据任一前述权利要求所述的设备，其中多个环形构件被轴向间隔开地布置在所述可膨胀部分上，从而限定所述环形构件之间的环形凹槽，每个环形凹槽具有由相邻环形构件的端部部分限定的侧面和由所述主管构件的受所述相邻环形构件约束的中间部分限定的底面，并且其中所述可膨胀部分上的每个随后的环形构。
7、件和随后的凹槽的抵抗逐渐增加，从而使得所述可膨胀部分整体上首先在所述最弱的区域处开始膨胀，随后朝向所述最强的区域继续膨胀。19根据权利要求18所述的设备，其中夹紧元件和密封元件被安装在所述环形凹槽中，所述夹紧元件与所述密封元件交替。20根据权利要求16至19中任一项所述的设备，其中所述一个或更多个夹紧元件由选自包含金属、陶瓷、弹性材料、复合材料或合成泡沫的组中的材料制成。21根据权利要求17至20中任一项所述的设备，其中所述一个或更多个密封元件由选自包含金属、陶瓷、弹性材料或复合材料的组中的材料制成。22根据权利要求16至21中任一项所述的设备，其中所述或每个夹紧元件包含环。23根据权利要求2。
8、2所述的设备，其中所述环是完整环。24根据权利要求22所述的设备，其中所述环是开口环。25根据权利要求24所述的设备，其中所述或每个夹紧元件包括用于将所述开口环保持在适当位置的锁紧装置，并且其中所述锁紧装置是以下组中的一个，该组包含弹簧、另外的环、轴向向内或向外凸出的突起、与相邻部件例如所述或每个环形环中的对应键槽或键配合的键或键槽。26根据权利要求16至25中任一项所述的设备，其中所述或每个夹紧元件包括在所述或每个夹紧元件的至少一端中形成的一个或更多个大体轴向狭槽。27根据权利要求16至26中任一项所述的设备，其中所述或每个夹紧元件被配置为经由在所述夹紧元件与所述主管构件之间产生的过盈配合接。
9、合所述主管构件。28根据权利要求16至27中任一项所述的设备，其中所述或每个夹紧元件被配置为经由一个或更多个斜面接合所述主管构件。29根据权利要求8至28中任一项所述的设备，其中所述主管构件包含异形表面，以利于抵抗所述主管构件的轴向和径向位移。30根据权利要求8至28中任一项所述的设备，其中所述主管构件包含粗化的表面，以利于抵抗所述主管构件的轴向和径向位移。31根据权利要求17至31中任一项所述的设备，其中所述或每个密封元件包含环。32根据权利要求31所述的设备，其中所述环是完整环。33根据权利要求31所述的设备，其中所述环是开口环。34根据权利要求17至31中任一项所述的设备，其中所述或每个。
10、密封元件包含WILLSRINGTM。35根据权利要求17至34中任一项所述的设备，其中所述或每个密封元件被配置为经由在所述密封元件与所述主管构件之间产生的过盈配合接合所述主管构件。36根据任一前述权利要求所述的设备，其中在所述可膨胀部分的一端或每一端处布置有锁紧装置。37根据权利要求36所述的设备，其中所述锁紧装置包含经由紧固装置紧固至所述主权利要求书CN104487651A3/3页4管构件的一个或更多个锁紧螺母，所述紧固装置是包含螺纹、防松螺母、焊接接头的组中的一个。38根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述主管构件是井下使用的管道，所述主管构件选自包含套管、衬管或生产管道的组中。39一种。
11、在井筒中连接管构件的方法，所述方法包含以下步骤A提供用于与第二管构件密封地连接的主管构件，所述主管构件包含可膨胀部分；B围绕所述可膨胀部分安装一个或更多个增强环形构件，以提供对径向载荷具有不同抵抗的环形区域；C将所述可膨胀部分放置在所述第二管构件内；D使所述可膨胀部分倚靠所述第二管构件径向向外膨胀，其中具有更低抵抗的所述或每个区域在具有更大抵抗的所述或每个区域之前膨胀；以及E在所述可膨胀部分与所述第二管构件之间形成一个或更多个密封接头。40根据权利要求39所述的方法，其中在步骤D中，膨胀从所述可膨胀部分的中部区域朝向所述可膨胀部分的外端部逐渐地发生。41根据权利要求39所述的方法，其中在步骤D。
12、中，膨胀从所述可膨胀部分的一端朝向另一端发生。42根据权利要求39至41中任一项所述的方法，其中步骤D包括，随着所述可膨胀部分膨胀，导致流体从所述可膨胀部分与所述第二管构件之间的界面不断地排出。43根据权利要求39至42中任一项所述的方法，其中步骤E包含使所述主管构件在所述第二管构件内部膨胀，从而倚靠所述第二管构件的内表面密封。44根据权利要求39至43中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包含以下步骤抵抗轴向载荷和作用在所述主管构件与所述第二管构件之间的流体压力。45根据权利要求39至44中任一项所述的方法，其中所述方法包括以下步骤使至少所述可膨胀部分的材料最初弹性地变形，然后塑性地变形。4。
13、6根据权利要求45所述的方法，其中所述方法包括以下步骤使所述第二管构件的材料弹性地变形。47根据权利要求39至46中任一项所述的方法，其中步骤B包括以下步骤将所述一个或更多个增强环形构件固定到所述主管构件。48根据权利要求39至47中任一项所述的方法，其中步骤B包含使所述一个或更多个增强环形构件在所述主管构件上滑动。49根据权利要求39至47中任一项所述的方法，其中步骤B包含围绕所述主管构件径向地夹紧所述一个或更多个增强环形构件。50根据权利要求39至49中任一项所述的方法，其中步骤D包括以下步骤通过使用液压流体将径向力施加在所述可膨胀部分上，来使所述可膨胀部分膨胀。51根据权利要求39至49。
14、中任一项所述的方法，其中步骤D包括以下步骤通过使锥形移位工具行进通过所述主管构件，来使所述可膨胀部分膨胀。权利要求书CN104487651A1/8页5管连接技术领域0001本发明提供了用于在井筒中连接管构件的设备和方法，并且具体提供了用于在井筒中将第一内管密封和/或固定到第二外管并且由此提供第一与第二管构件之间的环形密封的设备和方法。背景技术0002在钻井和完井时，各种管元件在行业中通常也被称为“管”需要相互连接。例如，在完井时，衬管柱LINERSTRING必须端部到端部连接，以便将井筒排列到所需深度。在一些情况下，一根管必须以如下方式设置在另一根管内部，即通过增加内管的直径直至它接触外管的内。
15、壁并与其产生过盈配合。管之间的连接通常必须能够抵抗轴向载荷即固定。连接还应当是液密的，以提供管之间的环形屏障即密封，从而防止外管的内孔与内管的外部之间的流体经过。0003在WO2011/048426A2中描述了一种用于在井筒中连接管构件的装置，并且该装置包括套管井筒中的第一与第二管构件1、2之间金属到金属的密封，如在本申请的图1和2中示出的。第二下管构件2包括上端部分21，上端部分21具有比第一上管构件1的下端部分11的外直径更大的内直径。周向凹槽或沟槽22被形成在第二下管构件2的上端部分21的内表面或孔上。为了形成密封，首先，第一管构件1的下端部分11位于第二管构件2的上端部分21内。其次，。
16、液压膨胀工具3在第一管构件1内部从表面下降到预期的密封位置参见本申请的图2。工具3在一对轴向间隔开的密封件之间密封腔室7。液压膨胀工具3的致动引起腔室7在高压下充满流体，并且该高压流体作用在第一管构件1的下端部分11的内表面或孔上，首先弹性地膨胀然后塑性地膨胀，以便下端部分11沿着由密封件8限制的长度径向向外地膨胀到第二管构件2的内孔上的凹槽22内，使得周向突起12或脊被形成在第一管构件1的下端部分11的外侧上。这些突起12被接收在凹槽22中，直至密封形成在第一与第二管构件1、2之间。0004与上述装置相关的问题是，管构件之间的界面处存在的井中流体可能会被困在凹槽中，这会导致液压锁闭HYDRA。
17、ULICLOCK的形成，液压锁闭可能对管构件造成损伤和/或意味着没有形成有效的密封。此外，周向凹槽或沟槽必须预先形成或加工，并且在进行任何连接之前在合适的深度处设置在井筒中。0005上述问题的方案在EP2013445B1中进行了描述，并且在本申请的图3中进行了图示说明。在EP2013445B1中，通过使用与图1与2中相同的膨胀工具3，第一内管构件4被膨胀到第二外管构件5内，该膨胀工具3用轴向间隔开的密封件8密封腔室7。第一管构件4具有可膨胀部分40，可膨胀部分40具有中心区段41和端部区域42。中心区段41的壁厚是相对均匀的，并且薄于端部区域42的壁厚。渐缩部分43提供中心区段41的较薄壁与较。
18、厚端部区域42之间的过渡区域。当工具3被致动时，中心区段41由于其更薄的侧壁厚度，在端部区域42之前膨胀，由此迫使第一管构件4的外表面与第二管构件5的内表面之间的环形界面处的任何流体沿相反方向轴向地超过端部区域42进入环形空间9。当说明书CN104487651A2/8页6可膨胀部分40已经被完全膨胀时，第一管构件4的外侧上的端部区域42处的密封件6提供管构件4、5之间的另外的流体屏障。由于密封件6仅在流体已经从管构件4、5之间的界面排出之后与第二管构件5接触，因此避免了液压锁闭的发生。0006与EP2013445B1的上述装置相关的缺点是，在那些装置中其之间进行密封连接的管构件具有相对复杂的轮。
19、廓，特别是第一内管构件4，由于其变化的侧壁厚度，这会导致相对高的制造成本。此外，由于更改单件组件的有限手段，这类连接的性能是有限的。0007因此，本发明的目的是提供这样的一种可膨胀管连接，该可膨胀管连接制造相对便宜，同时能够提供可靠的密封，和/或能够产生可以传递轴向力并且因此抵抗相对轴向移动发生的牢固连接。此外，本发明的目的是提供一种很容易地适合于不同应用的可膨胀管连接。发明内容0008根据本发明的第一方面，本发明提供一种用于在井筒中连接管构件的设备，该设备包含0009主管构件，其用于与第二管构件密封地连接，该主管构件包含0010可膨胀部分，其适合于放置在该第二管构件内，并且倚靠该第二管构件径。
20、向向外膨胀，直至一个或更多个密封接头形成在该可膨胀部分与该第二管构件之间；0011该可膨胀部分包含围绕该可膨胀部分安装的一个或更多个增强环形构件；0012所述或每个环形构件提供对径向载荷的抵抗，并且在该可膨胀部分上限定对径向载荷具有不同抵抗的环形区域，由此当该可膨胀部分经受径向向外膨胀时，具有更低抵抗的所述或每个区域在具有更大抵抗的所述或每个区域之前膨胀。0013例如，通过在可膨胀部分的内孔内将径向向外的压力或力作用于可膨胀部分的侧壁，可以实现向外的膨胀。0014优选地，可膨胀部分包含围绕可膨胀部分的轴向长度的至少一部分的外周安装的一个或更多个增强环形构件。0015因此，在使用中，当主管构件的。
21、可膨胀部分径向向外膨胀时，具有更大抵抗的所述或每个区域为了简便起见，在下文中称为“更强的区域”比具有更低抵抗的所述或每个区域为了简便起见，在下文中称为“更弱的区域”更能抵抗径向膨胀，因此所述或每个更弱的区域首先开始膨胀，并在更强的区域之前将主管构件密封在第二管构件上。0016在优选实施例中，多个环形构件以预定的顺序布置，以便每个随后的环形构件的抵抗以预定方式逐渐增加，从而使得可膨胀部分首先在最弱的区域处开始膨胀，随后朝向最强的区域继续膨胀。例如，在一种布置中，每个随后的环形构件的抵抗从可膨胀部分的中部区域朝向可膨胀部分的外端部逐渐增加；或者，在另一布置中，从可膨胀部分的一端朝向另一端逐渐增加。。
22、0017所述或每个环形构件在已经制造主管构件之后作为单独器件安装在或以其他方式固定到主管构件，这使主管构件或至少其可膨胀部分具有大致均匀的壁厚和/或均匀的直径不论是内是外还是两者成为可能。因此，相比于现有技术可膨胀管构件，主管构件可以更容易且以更低成本制造。因此，在优选实施例中，主管构件或至少其可膨胀部分具有均匀的壁厚和/或均匀的直径不论是内是外还是两者。然而，可想到的是，主管构件可说明书CN104487651A3/8页7以是异形的。此外，环形构件可以在主管构件已经制造之后根据需要被布置在主管构件上，由此使根据具体技术要求改变可膨胀部分的结构/配置成为可能。而且，环形构件本身相对容易制造。00。
23、18随着可膨胀部分膨胀，环形构件的以预定顺序使得其抵抗逐渐增加的布置导致流体从可膨胀部分与第二管构件之间的界面不断地排出，因此到最强的区域膨胀时为止，所有流体都被迫排出，由此防止液压锁闭的发生。0019在优选布置中，主管构件被配置为在第二管构件内部膨胀，以密封在第二管构件的内表面上。0020因此形成的主管构件与第二管构件之间的密封接头具有抵抗轴向载荷和作用在主管构件与第二管构件之间的流体压力的能力。密封接头优选产生两个管之间的机械固定以及主管构件与第二管构件之间的密封。优选地，主管构件和第二管构件的可膨胀部分包含金属部分，当可膨胀部分倚靠第二管构件膨胀时，该金属部分形成金属到金属的密封接头。优。
24、选地，由于至少可膨胀部分和优选第二管构件中的材料最初弹性变形和然后塑形变形，因此形成密封接头。0021在一种布置中，所述或每个环形构件包含环或带。环可以包含例如完整环或开口环。0022在优选布置中，所述或每个环形构件外部地围绕主管构件安装。0023所述或每个环形构件优选以合适的方式例如但不限于经由过盈配合、焊接、螺纹连接或一些其他方法固定在主管构件上，或可以被外部器件保持在适当位置。0024可以通过在主管构件上滑动环形构件或通过围绕主管构件径向地夹紧环形构件，来安装所述或每个环形构件。0025所述或每个环形构件可以例如由金属、陶瓷、弹性材料和复合材料制成。所述或每个环形构件可以包含环形子构件的。
25、装配件。0026通过例如改变所述或每个环形构件的径向厚度或轴向长度或者整体尺寸和形状、改变每个环形构件之间的间距、改每个环形构件的材料、为影响所述或每个环形构件的强度的其他元件提供所述或每个环形构件或者上述的组合，可以调整对所述或每个更强的和更弱的区域的径向载荷的抵抗。0027在优选布置中，一个或更多个环形夹紧元件被安装在可膨胀部分上用于通过夹紧容纳主管构件的第二管构件的内表面来抵抗主管构件的轴向和/或旋转运动。0028另外优选地，一个或更多个密封元件被安装在可膨胀部分上，以提供额外的流体和压力密封。0029在优选布置中，多个环形构件被轴向间隔开地布置在可膨胀部分上从而限定环形构件之间的环形凹。
26、槽。每个环形凹槽优选具有由相邻环形构件的端部部分限定的侧面和由主管构件的受相邻环形构件约束的中间部分限定的底面，环形凹槽的尺寸和形状被设计为使得对主管构件的两个相邻环形构件之间的中间部分的径向载荷的抵抗匹配或对应于对相邻环形构件中的至少一个的径向载荷的抵抗。另外优选地，对主管构件的两个相邻环形构件之间的中间部分的径向载荷的抵抗选自这样的对径向载荷的抵抗的范围，该范围从等于或大于两个相邻环形构件中的具有更低抵抗的环形构件的抵抗到等于或小于具有更大抵抗的环形构件的抵抗。因此，可膨胀部分上的每个随后的环形构件和随后的凹槽的抵说明书CN104487651A4/8页8抗逐渐增加，以便可膨胀部分整体上首先。
27、在最弱的区域处开始膨胀，随后朝向最强的区域继续膨胀。通过例如改变相邻环形构件之间的轴向间距由此改变中间部分的轴向长度并且因此改变其轴向强度、为影响中间部分的强度的其他元件提供所述或每个中间部分或上述的组合，可以调整对主管构件的中间部分的径向载荷的抵抗。0030在优选布置中，优选地，夹紧元件和/或密封元件被安装在环形凹槽中，以便夹紧元件与密封元件交替。夹紧元件和/或密封元件可以被配置为影响对主管构件的两个相邻环形构件之间的中间区域的径向载荷的总抵抗。0031所述或每个夹紧元件和所述或每个密封元件可以例如由金属、陶瓷、弹性材料和复合材料制成。通过借助排出相邻环形构件之间的流体而在环形凹槽中提供潜在。
28、额外体积，并且通过例如压碎泡沫并增加主管构件、密封元件与第二管构件之间的界面压力而允许主管构件进一步膨胀，其他材料诸如，例如合成泡沫可以改善所述或每个密封元件的密封性能。而且，通过借助排出相邻环形构件之间的流体而在环形凹槽中提供潜在额外体积并且通过例如压碎泡沫并增加主管构件、夹紧元件与第二管构件之间的界面压力而允许主管构件进一步膨胀，其他材料诸如，例如合成泡沫可以改善所述或每个夹紧元件的夹紧性能。0032所述或每个夹紧元件可以包含例如完整环或开口环，后者提供比完整环更弱的对径向载荷的抵抗。锁紧装置优选被提供用于将开口环保持在适当位置，锁紧装置例如包含弹簧、另外的环、轴向向内或向外凸出的突起、与。
29、相邻部件例如所述或每个环形环中的对应键槽或键配合的键或键槽中的一个或更多个。在另一布置中，为了使所述或每个夹紧元件更弱，一个或更多个狭槽优选是大体轴向狭槽被形成在所述或每个夹紧元件的一端或两端中。所述或每个夹紧元件可以被配置为经由在夹紧元件与主管构件和/或第二管构件之间产生的过盈配合接合主管构件和/或第二管构件。可代替地或额外地，所述或每个夹紧元件可以被配置为经由一个或更多个斜面接合主管构件和/或第二管构件。主管构件或第二管构件可以包含异形表面或粗化的表面，以利于抵抗主管构件的轴向和径向位移。0033所述或每个密封元件可以包含例如完整环或开口环，该完整环或开口环以适当方式成形以产生它本身与主管。
30、构件以及它本身与第二管构件之间的密封。所述或每个密封元件可以例如以WILLSRINGTM的形式提供。所述或每个密封元件可以被配置为经由在夹紧元件与主管构件和/或第二管构件之间产生的过盈配合接合主管构件和/或第二管构件。0034优选地，锁紧装置被提供在可膨胀部分的一端或每一端处，用于将所述或每个环形构件保持在其各自在可膨胀部分上的位置，并且如果适用，将所述或每个夹紧元件和所述或每个密封元件保持在其各自在可膨胀部分上的位置。在一种布置中，锁紧装置以经由合适的紧固装置紧固至主管构件的一个或更多个锁紧螺母的形式提供，合适的紧固装置例如但不限于螺纹、防松螺母、焊接接头中的一个或更多个。0035本发明的变。
31、体中，可膨胀部分可以被同轴地放置在第二管构件内。0036可膨胀部分可以通过适当的工具来膨胀，诸如，例如传统的现有技术液压膨胀工具、锥形移位工具、滚柱或能够增加可膨胀部分的内直径的任何其他工具。0037如果特别使用了液压膨胀工具，那么所述或每个环形构件是异形的或有沟的，以利于流体排出。说明书CN104487651A5/8页90038主管构件可以是井下使用的需要倚靠另一更大直径管道膨胀的任一种类的管道，例如套管、衬管或生产管道等。0039可以存在一种管组件，其包含0040主管构件，其用于与第二管构件密封地连接，主管构件包含0041可膨胀部分，其适合于放置在第二管构件内，并且可倚靠第二管构件径向向外。
32、膨胀，直至一个或更多个密封接头形成在可膨胀部分与第二管构件之间；0042可膨胀部分包含围绕可膨胀部分安装的一个或更多个增强环形构件；0043所述或每个环形构件提供对径向载荷的抵抗，并且在可膨胀部分上限定对径向载荷有不同抵抗的环形区域，由此当可膨胀部分经受径向向外膨胀时，具有更低抵抗的所述或每个区域在具有更大抵抗的所述或每个区域之前膨胀；其中0044可膨胀部分已经倚靠第二管构件径向向外地膨胀，并且一个或更多个密封接头已经形成在可膨胀部分与第二管构件之间。0045可以存在包括用于在井筒中连接管构件的设备的一成套部件，该设备包含0046主管构件，其用于与第二管构件密封地连接，主管构件包含0047可膨。
33、胀部分，其适合于放置在第二管构件内，并且可倚靠第二管构件径向向外膨胀，直至一个或更多个密封接头形成在可膨胀部分与第二管构件之间；0048可膨胀部分包含围绕可膨胀部分安装的一个或更多个增强环形构件；0049所述或每个环形构件提供对径向载荷的抵抗，并且在可膨胀部分上限定对径向载荷具有不同抵抗的环形区域，由此当可膨胀部分经受径向向外膨胀时，具有更低抵抗的所述或每个区域在具有更大抵抗的所述或每个区域之前膨胀；以及0050第二管构件，其将要由主管构件密封。0051可以存在一种制造用于在井筒中连接管构件的设备的方法，该方法包含以下步骤0052A提供主管构件，该主管构件用于与第二管构件密封地连接，主管构件包。
34、含0053可膨胀部分，其适合于放置在第二管构件内，并且可倚靠第二管构件径向向外膨胀，直至一个或更多个密封接头形成在可膨胀部分与第二管构件之间；以及0054B围绕可膨胀部分安装一个或更多个增强环形构件；0055所述或每个环形构件提供对径向载荷的抵抗，并且在可膨胀部分上限定对径向载荷具有不同抵抗的环形区域，由此当可膨胀部分经受径向向外膨胀时，具有更低抵抗的所述或每个区域在具有更大抵抗的所述或每个区域之前膨胀。0056根据本发明的第二方面，本发明提供一种在井筒中连接管构件的方法，该方法以下步骤0057A提供用于与第二管构件密封地连接的主管构件，主管构件包含可膨胀部分，可膨胀部分包含围绕可膨胀部分安装。
35、的一个或更多个增强环形构件；0058所述或每个环形构件提供对径向载荷的抵抗，并且在可膨胀部分上限定对径向载荷具有不同抵抗的环形区域，由此当可膨胀部分经受径向向外膨胀时，具有更低抵抗的所述或每个区域在具有更大抵抗的所述或每个区域之前膨胀；0059B将可膨胀部分放置在第二管构件内；以及0060C使可膨胀部分倚靠第二管构件径向向外地膨胀，直至一个或更多个密封接头说明书CN104487651A6/8页10形成在可膨胀部分与第二管构件之间。0061本发明的第一方面的所有必要、优选或可选特征都可以配合本发明的第二、第三、第四和第五方面中的一个或更多个提供，并且在适当的情况下反之亦然。附图说明0062现在将。
36、参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中0063图1和2是连接管构件的现有技术方法的阶段的剖面侧视图，因此并不形成本发明的一部分；0064图3是连接管构件的另一现有技术方法的剖面侧视图，因此并不形成本发明的一部分；0065图4是根据本发明的用于连接管构件的设备的主管构件的示意侧视图；0066图5是根据本发明的用于连接管构件的设备的另一实施例的主管构件的示意侧视图；以及0067图6是与图5的主管构件一起使用的夹紧元件示意立体图。具体实施方式0068首先参照图4，根据本发明的四个方面的用于在井筒中连接管构件的设备由参考数字100大致指出。设备100包含主管构件102，主管构件102用于与第二。
37、管构件未示出例如，在图3中示出的外管构件5密封地连接。主管构件102包含可膨胀部分104，可膨胀部分104适合于被放置在第二管构件内部，并使用膨胀工具例如在图2或图3中示出的现有技术工具3倚靠第二管构件的内表面径向向外膨胀，直至一个或更多个密封的接头未示出形成在可膨胀部分104与第二管构件之间。原则上可以使用其他工具，诸如锥形移位工具、滚柱或能够增加可膨胀部分的内直径的任何其他工具。0069可膨胀部分104包含环106形式的多个增强环形构件，环106围绕可膨胀部分104的外部安装，并且沿着可膨胀部分104间隔开，从而限定环形凹槽111。当工具使可膨胀部分104膨胀时，环106和凹槽111为作用。
38、在可膨胀部分104、膨胀工具上的径向载荷提供抵抗。0070在图4中，环106以预定的顺序布置，从而使得对每个随后的环形构件106的径向载荷的抵抗从可膨胀部分104的中部区域141朝向可膨胀部分104的相对端部142、143逐渐增加。环106和凹槽111在可膨胀部分104上限定对径向载荷具有不同抵抗的环形区域108、109、110。区域108具有更低的抵抗，并且因此当可膨胀部分104经受径向向外膨胀时，在具有更大抵抗的区域109之前开始膨胀。区域109具有比区域110更低的抵抗，并且因此区域109在区域110之前开始膨胀。因此，更弱的区域108在更强的区域109和110之前密封在第二管构件的内表。
39、面或孔上，而更强的区域110最后膨胀。环106可以具有不同的强度R、不同的宽度W或不同的厚度T，而环106之间的间距S即凹槽111的轴向宽度可以不同。R、W、T与S的组合被计算为使得区域108具有比区域109更小的对径向力的抵抗，区域109又具有比区域110更小的抵抗，从而引起可膨胀部分104整体上逐渐地膨胀。0071环106是单独的器件，并且在已经制造主管构件102之后安装在主管构件102上，使主管构件102或至少可膨胀部分104沿着其整体长度具有大致均匀的壁厚和均匀的内直说明书CN104487651A7/8页11径D并且因此还具有大致均匀的外直径成为可能。因此，相比于现有技术可膨胀管构件，。
40、主管构件102可以更容易且以更低成本制造。在已经制造主管构件102之后，环106可以根据需要被布置在主管构件102上，由此使根据具体技术要求改变可膨胀部分的配置成为可能。环106本身相对容易制造，因为它们能够以其最简单的形式具有大致均匀的壁厚和均匀的内直径其可以小于、略微大于或稍微大于主管构件102的外直径。0072在主管构件102与第二管构件之间形成的密封接头具有抵抗轴向载荷和作用在主管构件102与第二管构件之间的流体压力的能力。密封接头在主管构件102与第二管构件之间产生了机械固定和密封。可膨胀部分104、环106和第二管构件可以由金属制成或至少包含金属部分，当可膨胀部分104倚靠第二管构。
41、件膨胀时，该金属部分形成金属与金属的密封的接头。由于可膨胀部分102包括环106和可能第二管构件中的一个或每一个的材料最初弹性变形、然后塑性变形，因此形成密封接头。0073图5示出用101大致指出的本发明的设备的另一实施例。为了简便起见，在图4和5中，相同的参考数字被用来表示两个实施例相同的元件。在图5中，环106以预定的顺序布置，从而使得对每个随后的环形构件106的径向载荷的抵抗从可膨胀部分104的中部区域141朝向可膨胀部分104的相对端部142、143逐渐增加。环106与凹槽111一起在可膨胀部分104上限定对径向载荷具有不同抵抗的环形区域112、113、114、115。由中心环形环10。
42、6限定的区域112具有最低的抵抗，并且因此当可膨胀部分104经受径向向外膨胀时，在具有更大抵抗的区域113、114、115之前开始膨胀。区域113仍具有比区域114更低的抵抗，区域114又弱于区域115。因此，区域112中心环106在区域113之前开始膨胀，区域113在区域114等之前膨胀，以次类推。因此，最弱的区域112在更强的区域112、113和114之前密封在第二管构件的内表面或孔上，其中最强的区域115最后膨胀。0074在图4和5的实施例中，随着可膨胀部分104膨胀，以上述预定顺序描述从而使得环强度从中心向端部142、143逐渐增加的环106的布置引起流体从可膨胀部分104与第二管构件。
43、之间的界面不断地排出，因此到远端最强区域144膨胀时为止，所有流体都被迫排出，由此防止液压锁闭的发生。0075在图4和图5的实施例中，环106以合适的方式例如但不限于经由过盈配合、焊接、螺纹连接或一些其他方法固定在主管构件102上，或可以被外部装置未示出保持在适当位置。0076可以通过使环106在主管构件102上滑动或通过围绕主管构件102径向地夹紧来安装环106。0077环106可以例如由金属、陶瓷或复合材料制成。虽然在附图中未示出，但环106可以由环形子构件的装配件而构成。0078通过例如改变环106的径向或轴向厚度或者整体尺寸和形状、改变环106的材料、改变环106之间的间距、为影响区域。
44、108、109、110和112、113、114、115的强度的其他元件提供凹槽111或环106或者以上的组合，可以调整对区域108、109、110和112、113、114、115的径向载荷的抵抗。0079在图5的实施例中，夹紧元件116和密封元件118被交替地安装在环106之间。夹紧元件116被配置为通过夹紧第二管构件的内表面来抵抗主管构件102的轴向和/或旋转运动。密封元件118提供了额外的流体和压力密封。说明书CN104487651A8/8页120080夹紧元件116和密封元件118可以例如由金属、陶瓷、弹性材料或复合材料制成。其他材料诸如，例如合成泡沫可以通过为主管构件102提供潜在的额。
45、外体积以在环形环106之间膨胀来改善密封元件118的密封性能，并增加主管构件102、密封元件118与第二管构件之间的界面压力。0081图6更详细地示出了夹紧元件116的可能实施例。夹紧元件116包含由多个夹紧垫122形成的环。每个垫122通过径向向内且向外的突起124和与相邻环106中的对应键槽128配合的键126保持在适当位置。夹紧元件116可以被配置为经由过盈配合接合主管构件102。可代替地或额外地，虽然在附图中未示出，但夹紧元件116可以被配置为经由一个或更多个斜面接合主管构件102和/或第二管构件。虽然在附图中未示出，但主管构件102或第二管构件可以包含异形/压型PROFILED的表面。
46、或粗化的表面，以便于抵抗主管构件102的轴向和径向位移。0082密封元件118以适当的方式成形，以便产生密封元件118与主管构件102以及密封元件118与第二管构件102之间的密封。密封元件118可以被配置为经由过盈配合接合主管构件102。0083在图4中，锁紧螺母120被提供在可膨胀部分104的一个端部处，用于将环106保持在可膨胀部分104上的其各自的位置。在图5中，提供了一对锁紧螺母120，在可膨胀部分104的每一端部142、143处各有一个螺母120。锁紧螺母120将环106、夹紧元件116和密封元件118保持在可膨胀部分104上的其各自的位置。0084如果使用液压膨胀工具，那么环10。
47、6可以是异形的或有沟的未示出，以便于流体排出。0085主管构件102可以是井下使用的需要倚靠另一更大直径的管道膨胀的任一种类的管道例如，套管，衬管或生产管道等，并且因此可以是与在管道柱TUBINGSTRING中的其他地方使用的相同种类的管道。在任何情况下，主管构件102都可能会至少与管道柱的其余部分一样坚固，从而使得它至少整体上匹配管道柱的破裂、倒塌以及轴向载荷要求。0086虽然已经在上文中描述了本发明的具体实施例，但应认识到更改可能在本发明的范围内。除了增强环形构件外，外管套筒还可以具有限定对径向载荷具有不同抵抗的进一步环形区域的轮廓。此外，管构件可以是可膨胀部分通过螺纹连接即销区段放置在第二管构件内的可膨胀管构件，其中销区段包含围绕可膨胀连接安装的一个或更多个增强环形构件。说明书CN104487651A1/2页13图1现有技术图2现有技术图3现有技术说明书附图CN104487651A2/2页14说明书附图CN104487651A。